examples/vhost: remove VLAN strip option
[dpdk.git] / doc / guides / sample_app_ug / vhost.rst
1
2 ..  BSD LICENSE
3     Copyright(c) 2010-2015 Intel Corporation. All rights reserved.
4     All rights reserved.
5
6     Redistribution and use in source and binary forms, with or without
7     modification, are permitted provided that the following conditions
8     are met:
9
10     * Redistributions of source code must retain the above copyright
11     notice, this list of conditions and the following disclaimer.
12     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
13     notice, this list of conditions and the following disclaimer in
14     the documentation and/or other materials provided with the
15     distribution.
16     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
17     contributors may be used to endorse or promote products derived
18     from this software without specific prior written permission.
19
20     THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
21     "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
22     LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
23     A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
24     OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
25     SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
26     LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
27     DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
28     THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
29     (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
30     OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
31
32
33 Vhost Sample Application
34 ========================
35
36 The vhost sample application demonstrates integration of the Data Plane Development Kit (DPDK)
37 with the Linux* KVM hypervisor by implementing the vhost-net offload API.
38 The sample application performs simple packet switching between virtual machines based on Media Access Control
39 (MAC) address or Virtual Local Area Network (VLAN) tag.
40 The splitting of Ethernet traffic from an external switch is performed in hardware by the Virtual Machine Device Queues
41 (VMDQ) and Data Center Bridging (DCB) features of the IntelĀ® 82599 10 Gigabit Ethernet Controller.
42
43 Background
44 ----------
45
46 Virtio networking (virtio-net) was developed as the Linux* KVM para-virtualized method for communicating network packets
47 between host and guest.
48 It was found that virtio-net performance was poor due to context switching and packet copying between host, guest, and QEMU.
49 The following figure shows the system architecture for a virtio-based networking (virtio-net).
50
51 .. _figure_qemu_virtio_net:
52
53 .. figure:: img/qemu_virtio_net.*
54
55    System Architecture for Virtio-based Networking (virtio-net).
56
57
58 The Linux* Kernel vhost-net module was developed as an offload mechanism for virtio-net.
59 The vhost-net module enables KVM (QEMU) to offload the servicing of virtio-net devices to the vhost-net kernel module,
60 reducing the context switching and packet copies in the virtual dataplane.
61
62 This is achieved by QEMU sharing the following information with the vhost-net module through the vhost-net API:
63
64 *   The layout of the guest memory space, to enable the vhost-net module to translate addresses.
65
66 *   The locations of virtual queues in QEMU virtual address space,
67     to enable the vhost module to read/write directly to and from the virtqueues.
68
69 *   An event file descriptor (eventfd) configured in KVM to send interrupts to the virtio- net device driver in the guest.
70     This enables the vhost-net module to notify (call) the guest.
71
72 *   An eventfd configured in KVM to be triggered on writes to the virtio-net device's
73     Peripheral Component Interconnect (PCI) config space.
74     This enables the vhost-net module to receive notifications (kicks) from the guest.
75
76 The following figure shows the system architecture for virtio-net networking with vhost-net offload.
77
78 .. _figure_virtio_linux_vhost:
79
80 .. figure:: img/virtio_linux_vhost.*
81
82    Virtio with Linux
83
84
85 Sample Code Overview
86 --------------------
87
88 The DPDK vhost-net sample code demonstrates KVM (QEMU) offloading the servicing of a Virtual Machine's (VM's)
89 virtio-net devices to a DPDK-based application in place of the kernel's vhost-net module.
90
91 The DPDK vhost-net sample code is based on vhost library. Vhost library is developed for user space Ethernet switch to
92 easily integrate with vhost functionality.
93
94 The vhost library implements the following features:
95
96 *   Management of virtio-net device creation/destruction events.
97
98 *   Mapping of the VM's physical memory into the DPDK vhost-net's address space.
99
100 *   Triggering/receiving notifications to/from VMs via eventfds.
101
102 *   A virtio-net back-end implementation providing a subset of virtio-net features.
103
104 There are two vhost implementations in vhost library, vhost cuse and vhost user. In vhost cuse, a character device driver is implemented to
105 receive and process vhost requests through ioctl messages. In vhost user, a socket server is created to received vhost requests through
106 socket messages. Most of the messages share the same handler routine.
107
108 .. note::
109     **Any vhost cuse specific requirement in the following sections will be emphasized**.
110
111 Two implementations are turned on and off statically through configure file. Only one implementation could be turned on. They don't co-exist in current implementation.
112
113 The vhost sample code application is a simple packet switching application with the following feature:
114
115 *   Packet switching between virtio-net devices and the network interface card,
116     including using VMDQs to reduce the switching that needs to be performed in software.
117
118 The following figure shows the architecture of the Vhost sample application based on vhost-cuse.
119
120 .. _figure_vhost_net_arch:
121
122 .. figure:: img/vhost_net_arch.*
123
124    Vhost-net Architectural Overview
125
126
127 The following figure shows the flow of packets through the vhost-net sample application.
128
129 .. _figure_vhost_net_sample_app:
130
131 .. figure:: img/vhost_net_sample_app.*
132
133    Packet Flow Through the vhost-net Sample Application
134
135
136 Supported Distributions
137 -----------------------
138
139 The example in this section have been validated with the following distributions:
140
141 *   Fedora* 18
142
143 *   Fedora* 19
144
145 *   Fedora* 20
146
147 .. _vhost_app_prerequisites:
148
149 Prerequisites
150 -------------
151
152 This section lists prerequisite packages that must be installed.
153
154 Installing Packages on the Host(vhost cuse required)
155 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
156
157 The vhost cuse code uses the following packages; fuse, fuse-devel, and kernel-modules-extra.
158 The vhost user code don't rely on those modules as eventfds are already installed into vhost process through
159 Unix domain socket.
160
161 #.  Install Fuse Development Libraries and headers:
162
163     .. code-block:: console
164
165         yum -y install fuse fuse-devel
166
167 #.  Install the Cuse Kernel Module:
168
169     .. code-block:: console
170
171         yum -y install kernel-modules-extra
172
173 QEMU simulator
174 ~~~~~~~~~~~~~~
175
176 For vhost user, qemu 2.2 is required.
177
178 Setting up the Execution Environment
179 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
180
181 The vhost sample code requires that QEMU allocates a VM's memory on the hugetlbfs file system.
182 As the vhost sample code requires hugepages,
183 the best practice is to partition the system into separate hugepage mount points for the VMs and the vhost sample code.
184
185 .. note::
186
187     This is best-practice only and is not mandatory.
188     For systems that only support 2 MB page sizes,
189     both QEMU and vhost sample code can use the same hugetlbfs mount point without issue.
190
191 **QEMU**
192
193 VMs with gigabytes of memory can benefit from having QEMU allocate their memory from 1 GB huge pages.
194 1 GB huge pages must be allocated at boot time by passing kernel parameters through the grub boot loader.
195
196 #.  Calculate the maximum memory usage of all VMs to be run on the system.
197     Then, round this value up to the nearest Gigabyte the execution environment will require.
198
199 #.  Edit the /etc/default/grub file, and add the following to the GRUB_CMDLINE_LINUX entry:
200
201     .. code-block:: console
202
203         GRUB_CMDLINE_LINUX="... hugepagesz=1G hugepages=<Number of hugepages required> default_hugepagesz=1G"
204
205 #.  Update the grub boot loader:
206
207     .. code-block:: console
208
209         grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg
210
211 #.  Reboot the system.
212
213 #.  The hugetlbfs mount point (/dev/hugepages) should now default to allocating gigabyte pages.
214
215 .. note::
216
217     Making the above modification will change the system default hugepage size to 1 GB for all applications.
218
219 **Vhost Sample Code**
220
221 In this section, we create a second hugetlbs mount point to allocate hugepages for the DPDK vhost sample code.
222
223 #.  Allocate sufficient 2 MB pages for the DPDK vhost sample code:
224
225     .. code-block:: console
226
227         echo 256 > /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-2048kB/nr_hugepages
228
229 #.  Mount hugetlbs at a separate mount point for 2 MB pages:
230
231     .. code-block:: console
232
233         mount -t hugetlbfs nodev /mnt/huge -o pagesize=2M
234
235 The above steps can be automated by doing the following:
236
237 #.  Edit /etc/fstab to add an entry to automatically mount the second hugetlbfs mount point:
238
239     ::
240
241         hugetlbfs <tab> /mnt/huge <tab> hugetlbfs defaults,pagesize=1G 0 0
242
243 #.  Edit the /etc/default/grub file, and add the following to the GRUB_CMDLINE_LINUX entry:
244
245     ::
246
247         GRUB_CMDLINE_LINUX="... hugepagesz=2M hugepages=256 ... default_hugepagesz=1G"
248
249 #.  Update the grub bootloader:
250
251     .. code-block:: console
252
253         grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg
254
255 #.  Reboot the system.
256
257 .. note::
258
259     Ensure that the default hugepage size after this setup is 1 GB.
260
261 Setting up the Guest Execution Environment
262 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
263
264 It is recommended for testing purposes that the DPDK testpmd sample application is used in the guest to forward packets,
265 the reasons for this are discussed in `Running the Virtual Machine (QEMU)`_.
266
267 The testpmd application forwards packets between pairs of Ethernet devices,
268 it requires an even number of Ethernet devices (virtio or otherwise) to execute.
269 It is therefore recommended to create multiples of two virtio-net devices for each Virtual Machine either through libvirt or
270 at the command line as follows.
271
272 .. note::
273
274     Observe that in the example, "-device" and "-netdev" are repeated for two virtio-net devices.
275
276 For vhost cuse:
277
278 .. code-block:: console
279
280     qemu-system-x86_64 ... \
281     -netdev tap,id=hostnet1,vhost=on,vhostfd=<open fd> \
282     -device virtio-net-pci, netdev=hostnet1,id=net1 \
283     -netdev tap,id=hostnet2,vhost=on,vhostfd=<open fd> \
284     -device virtio-net-pci, netdev=hostnet2,id=net1
285
286 For vhost user:
287
288 .. code-block:: console
289
290     qemu-system-x86_64 ... \
291     -chardev socket,id=char1,path=<sock_path> \
292     -netdev type=vhost-user,id=hostnet1,chardev=char1 \
293     -device virtio-net-pci,netdev=hostnet1,id=net1 \
294     -chardev socket,id=char2,path=<sock_path> \
295     -netdev type=vhost-user,id=hostnet2,chardev=char2 \
296     -device virtio-net-pci,netdev=hostnet2,id=net2
297
298 sock_path is the path for the socket file created by vhost.
299
300 Compiling the Sample Code
301 -------------------------
302 #.  Compile vhost lib:
303
304     To enable vhost, turn on vhost library in the configure file config/common_linuxapp.
305
306     .. code-block:: console
307
308         CONFIG_RTE_LIBRTE_VHOST=n
309
310     vhost user is turned on by default in the configure file config/common_linuxapp.
311     To enable vhost cuse, disable vhost user.
312
313     .. code-block:: console
314
315         CONFIG_RTE_LIBRTE_VHOST_USER=y
316
317      After vhost is enabled and the implementation is selected, build the vhost library.
318
319 #.  Go to the examples directory:
320
321     .. code-block:: console
322
323         export RTE_SDK=/path/to/rte_sdk
324         cd ${RTE_SDK}/examples/vhost
325
326 #.  Set the target (a default target is used if not specified). For example:
327
328     .. code-block:: console
329
330         export RTE_TARGET=x86_64-native-linuxapp-gcc
331
332     See the DPDK Getting Started Guide for possible RTE_TARGET values.
333
334 #.  Build the application:
335
336     .. code-block:: console
337
338         cd ${RTE_SDK}
339         make config ${RTE_TARGET}
340         make install ${RTE_TARGET}
341         cd ${RTE_SDK}/examples/vhost
342         make
343
344 #.  Go to the eventfd_link directory(vhost cuse required):
345
346     .. code-block:: console
347
348         cd ${RTE_SDK}/lib/librte_vhost/eventfd_link
349
350 #.  Build the eventfd_link kernel module(vhost cuse required):
351
352     .. code-block:: console
353
354         make
355
356 Running the Sample Code
357 -----------------------
358
359 #.  Install the cuse kernel module(vhost cuse required):
360
361     .. code-block:: console
362
363         modprobe cuse
364
365 #.  Go to the eventfd_link directory(vhost cuse required):
366
367     .. code-block:: console
368
369         export RTE_SDK=/path/to/rte_sdk
370         cd ${RTE_SDK}/lib/librte_vhost/eventfd_link
371
372 #.  Install the eventfd_link module(vhost cuse required):
373
374     .. code-block:: console
375
376         insmod ./eventfd_link.ko
377
378 #.  Go to the examples directory:
379
380     .. code-block:: console
381
382         export RTE_SDK=/path/to/rte_sdk
383         cd ${RTE_SDK}/examples/vhost/build/app
384
385 #.  Run the vhost-switch sample code:
386
387     vhost cuse:
388
389     .. code-block:: console
390
391         ./vhost-switch -c f -n 4 --socket-mem 1024 --huge-dir /mnt/huge \
392          -- -p 0x1 --dev-basename usvhost
393
394     vhost user: a socket file named usvhost will be created under current directory. Use its path as the socket path in guest's qemu commandline.
395
396     .. code-block:: console
397
398         ./vhost-switch -c f -n 4 --socket-mem 1024 --huge-dir /mnt/huge \
399          -- -p 0x1 --dev-basename usvhost
400
401 .. note::
402
403     Please note the huge-dir parameter instructs the DPDK to allocate its memory from the 2 MB page hugetlbfs.
404
405 .. note::
406
407     The number used with the --socket-mem parameter may need to be more than 1024.
408     The number required depends on the number of mbufs allocated by vhost-switch.
409
410 .. _vhost_app_parameters:
411
412 Parameters
413 ~~~~~~~~~~
414
415 **Basename.**
416 vhost cuse uses a Linux* character device to communicate with QEMU.
417 The basename is used to generate the character devices name.
418
419     /dev/<basename>
420
421 For compatibility with the QEMU wrapper script, a base name of "usvhost" should be used:
422
423 .. code-block:: console
424
425     ./vhost-switch -c f -n 4 --socket-mem 1024 --huge-dir /mnt/huge \
426      -- -p 0x1 --dev-basename usvhost
427
428 **vm2vm.**
429 The vm2vm parameter disable/set mode of packet switching between guests in the host.
430 Value of "0" means disabling vm2vm implies that on virtual machine packet transmission will always go to the Ethernet port;
431 Value of "1" means software mode packet forwarding between guests, it needs packets copy in vHOST,
432 so valid only in one-copy implementation, and invalid for zero copy implementation;
433 value of "2" means hardware mode packet forwarding between guests, it allows packets go to the Ethernet port,
434 hardware L2 switch will determine which guest the packet should forward to or need send to external,
435 which bases on the packet destination MAC address and VLAN tag.
436
437 .. code-block:: console
438
439     ./vhost-switch -c f -n 4 --socket-mem 1024 --huge-dir /mnt/huge \
440      -- --vm2vm [0,1,2]
441
442 **Mergeable Buffers.**
443 The mergeable buffers parameter controls how virtio-net descriptors are used for virtio-net headers.
444 In a disabled state, one virtio-net header is used per packet buffer;
445 in an enabled state one virtio-net header is used for multiple packets.
446 The default value is 0 or disabled since recent kernels virtio-net drivers show performance degradation with this feature is enabled.
447
448 .. code-block:: console
449
450     ./vhost-switch -c f -n 4 --socket-mem 1024 --huge-dir /mnt/huge \
451      -- --mergeable [0,1]
452
453 **Stats.**
454 The stats parameter controls the printing of virtio-net device statistics.
455 The parameter specifies an interval second to print statistics, with an interval of 0 seconds disabling statistics.
456
457 .. code-block:: console
458
459     ./vhost-switch -c f -n 4 --socket-mem 1024 --huge-dir /mnt/huge \
460     -- --stats [0,n]
461
462 **RX Retry.**
463 The rx-retry option enables/disables enqueue retries when the guests RX queue is full.
464 This feature resolves a packet loss that is observed at high data-rates,
465 by allowing it to delay and retry in the receive path.
466 This option is enabled by default.
467
468 .. code-block:: console
469
470     ./vhost-switch -c f -n 4 --socket-mem 1024 --huge-dir /mnt/huge \
471      -- --rx-retry [0,1]
472
473 **RX Retry Number.**
474 The rx-retry-num option specifies the number of retries on an RX burst,
475 it takes effect only when rx retry is enabled.
476 The default value is 4.
477
478 .. code-block:: console
479
480     ./vhost-switch -c f -n 4 --socket-mem 1024 --huge-dir /mnt/huge \
481      -- --rx-retry 1 --rx-retry-num 5
482
483 **RX Retry Delay Time.**
484 The rx-retry-delay option specifies the timeout (in micro seconds) between retries on an RX burst,
485 it takes effect only when rx retry is enabled.
486 The default value is 15.
487
488 .. code-block:: console
489
490     ./vhost-switch -c f -n 4 --socket-mem 1024 --huge-dir /mnt/huge \
491      -- --rx-retry 1 --rx-retry-delay 20
492
493 **Zero copy.**
494 Zero copy mode is removed, due to it has not been working for a while. And
495 due to the large and complex code, it's better to redesign it than fixing
496 it to make it work again. Hence, zero copy may be added back later.
497
498 **VLAN strip.**
499 VLAN strip option is removed, because different NICs have different behaviors
500 when disabling VLAN strip. Such feature, which heavily depends on hardware,
501 should be removed from this example to reduce confusion. Now, VLAN strip is
502 enabled and cannot be disabled.
503
504 .. _vhost_app_running:
505
506 Running the Virtual Machine (QEMU)
507 ----------------------------------
508
509 QEMU must be executed with specific parameters to:
510
511 *   Ensure the guest is configured to use virtio-net network adapters.
512
513     .. code-block:: console
514
515         qemu-system-x86_64 ... -device virtio-net-pci,netdev=hostnet1, \
516         id=net1 ...
517
518 *   Ensure the guest's virtio-net network adapter is configured with offloads disabled.
519
520     .. code-block:: console
521
522         qemu-system-x86_64 ... -device virtio-net-pci,netdev=hostnet1, \
523         id=net1, csum=off,gso=off,guest_tso4=off,guest_tso6=off,guest_ecn=off
524
525 *   Redirect QEMU to communicate with the DPDK vhost-net sample code in place of the vhost-net kernel module(vhost cuse).
526
527     .. code-block:: console
528
529         qemu-system-x86_64 ... -netdev tap,id=hostnet1,vhost=on, \
530         vhostfd=<open fd> ...
531
532 *   Enable the vhost-net sample code to map the VM's memory into its own process address space.
533
534     .. code-block:: console
535
536         qemu-system-x86_64 ... -mem-prealloc -mem-path /dev/hugepages ...
537
538 .. note::
539
540     The QEMU wrapper (qemu-wrap.py) is a Python script designed to automate the QEMU configuration described above.
541     It also facilitates integration with libvirt, although the script may also be used standalone without libvirt.
542
543 Redirecting QEMU to vhost-net Sample Code(vhost cuse)
544 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
545
546 To redirect QEMU to the vhost-net sample code implementation of the vhost-net API,
547 an open file descriptor must be passed to QEMU running as a child process.
548
549 .. code-block:: python
550
551     #!/usr/bin/python
552     fd = os.open("/dev/usvhost-1", os.O_RDWR)
553     subprocess.call
554     ("qemu-system-x86_64 ... -netdev tap,id=vhostnet0,vhost=on,vhostfd="
555       + fd +"...", shell=True)
556
557 .. note::
558
559     This process is automated in the `QEMU Wrapper Script`_.
560
561 Mapping the Virtual Machine's Memory
562 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
563
564 For the DPDK vhost-net sample code to be run correctly, QEMU must allocate the VM's memory on hugetlbfs.
565 This is done by specifying mem-prealloc and mem-path when executing QEMU.
566 The vhost-net sample code accesses the virtio-net device's virtual rings and packet buffers
567 by finding and mapping the VM's physical memory on hugetlbfs.
568 In this case, the path passed to the guest should be that of the 1 GB page hugetlbfs:
569
570 .. code-block:: console
571
572     qemu-system-x86_64 ... -mem-prealloc -mem-path /dev/hugepages ...
573
574 .. note::
575
576     This process is automated in the `QEMU Wrapper Script`_.
577     The following two sections only applies to vhost cuse.
578     For vhost-user, please make corresponding changes to qemu-wrapper script and guest XML file.
579
580 QEMU Wrapper Script
581 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
582
583 The QEMU wrapper script automatically detects and calls QEMU with the necessary parameters required
584 to integrate with the vhost sample code.
585 It performs the following actions:
586
587 *   Automatically detects the location of the hugetlbfs and inserts this into the command line parameters.
588
589 *   Automatically open file descriptors for each virtio-net device and inserts this into the command line parameters.
590
591 *   Disables offloads on each virtio-net device.
592
593 *   Calls Qemu passing both the command line parameters passed to the script itself and those it has auto-detected.
594
595 The QEMU wrapper script will automatically configure calls to QEMU:
596
597 .. code-block:: console
598
599     qemu-wrap.py -machine pc-i440fx-1.4,accel=kvm,usb=off \
600     -cpu SandyBridge -smp 4,sockets=4,cores=1,threads=1 \
601     -netdev tap,id=hostnet1,vhost=on \
602     -device virtio-net-pci,netdev=hostnet1,id=net1 \
603     -hda <disk img> -m 4096
604
605 which will become the following call to QEMU:
606
607 .. code-block:: console
608
609     qemu-system-x86_64 -machine pc-i440fx-1.4,accel=kvm,usb=off \
610     -cpu SandyBridge -smp 4,sockets=4,cores=1,threads=1 \
611     -netdev tap,id=hostnet1,vhost=on,vhostfd=<open fd> \
612     -device virtio-net-pci,netdev=hostnet1,id=net1, \
613     csum=off,gso=off,guest_tso4=off,guest_tso6=off,guest_ecn=off \
614     -hda <disk img> -m 4096 -mem-path /dev/hugepages -mem-prealloc
615
616 Libvirt Integration
617 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
618
619 The QEMU wrapper script (qemu-wrap.py) "wraps" libvirt calls to QEMU,
620 such that QEMU is called with the correct parameters described above.
621 To call the QEMU wrapper automatically from libvirt, the following configuration changes must be made:
622
623 *   Place the QEMU wrapper script in libvirt's binary search PATH ($PATH).
624     A good location is in the directory that contains the QEMU binary.
625
626 *   Ensure that the script has the same owner/group and file permissions as the QEMU binary.
627
628 *   Update the VM xml file using virsh edit <vm name>:
629
630     *   Set the VM to use the launch script
631
632     *   Set the emulator path contained in the #<emulator><emulator/> tags For example,
633         replace <emulator>/usr/bin/qemu-kvm<emulator/> with  <emulator>/usr/bin/qemu-wrap.py<emulator/>
634
635     *   Set the VM's virtio-net device's to use vhost-net offload:
636
637         .. code-block:: xml
638
639             <interface type="network">
640             <model type="virtio"/>
641             <driver name="vhost"/>
642             <interface/>
643
644     *   Enable libvirt to access the DPDK Vhost sample code's character device file by adding it
645         to controllers cgroup for libvirtd using the following steps:
646
647         .. code-block:: xml
648
649             cgroup_controllers = [ ... "devices", ... ] clear_emulator_capabilities = 0
650             user = "root" group = "root"
651             cgroup_device_acl = [
652                 "/dev/null", "/dev/full", "/dev/zero",
653                 "/dev/random", "/dev/urandom",
654                 "/dev/ptmx", "/dev/kvm", "/dev/kqemu",
655                 "/dev/rtc", "/dev/hpet", "/dev/net/tun",
656                 "/dev/<devbase-name>-<index>",
657             ]
658
659 *   Disable SELinux  or set to permissive mode.
660
661
662 *   Mount cgroup device controller:
663
664     .. code-block:: console
665
666         mkdir /dev/cgroup
667         mount -t cgroup none /dev/cgroup -o devices
668
669 *   Restart the libvirtd system process
670
671     For example, on Fedora* "systemctl restart libvirtd.service"
672
673 *   Edit the configuration parameters section of the script:
674
675     *   Configure the "emul_path" variable to point to the QEMU emulator.
676
677         .. code-block:: xml
678
679             emul_path = "/usr/local/bin/qemu-system-x86_64"
680
681     *   Configure the "us_vhost_path" variable to point to the DPDK vhost-net sample code's character devices name.
682         DPDK vhost-net sample code's character device will be in the format "/dev/<basename>".
683
684         .. code-block:: xml
685
686             us_vhost_path = "/dev/usvhost"
687
688 Common Issues
689 ~~~~~~~~~~~~~
690
691 *   QEMU failing to allocate memory on hugetlbfs, with an error like the following::
692
693        file_ram_alloc: can't mmap RAM pages: Cannot allocate memory
694
695     When running QEMU the above error indicates that it has failed to allocate memory for the Virtual Machine on
696     the hugetlbfs. This is typically due to insufficient hugepages being free to support the allocation request.
697     The number of free hugepages can be checked as follows:
698
699     .. code-block:: console
700
701         cat /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-<pagesize>/nr_hugepages
702
703     The command above indicates how many hugepages are free to support QEMU's allocation request.
704
705 *   User space VHOST when the guest has 2MB sized huge pages:
706
707     The guest may have 2MB or 1GB sized huge pages. The user space VHOST should work properly in both cases.
708
709 *   User space VHOST will not work with QEMU without the ``-mem-prealloc`` option:
710
711     The current implementation works properly only when the guest memory is pre-allocated, so it is required to
712     use a QEMU version (e.g. 1.6) which supports ``-mem-prealloc``. The ``-mem-prealloc`` option must be
713     specified explicitly in the QEMU command line.
714
715 *   User space VHOST will not work with a QEMU version without shared memory mapping:
716
717     As shared memory mapping is mandatory for user space VHOST to work properly with the guest, user space VHOST
718     needs access to the shared memory from the guest to receive and transmit packets. It is important to make sure
719     the QEMU version supports shared memory mapping.
720
721 *   In an Ubuntu environment, QEMU fails to start a new guest normally with user space VHOST due to not being able
722     to allocate huge pages for the new guest:
723
724     The solution for this issue is to add ``-boot c`` into the QEMU command line to make sure the huge pages are
725     allocated properly and then the guest should start normally.
726
727     Use ``cat /proc/meminfo`` to check if there is any changes in the value of ``HugePages_Total`` and ``HugePages_Free``
728     after the guest startup.
729
730 *   Log message: ``eventfd_link: module verification failed: signature and/or required key missing - tainting kernel``:
731
732     This log message may be ignored. The message occurs due to the kernel module ``eventfd_link``, which is not a standard
733     Linux module but which is necessary for the user space VHOST current implementation (CUSE-based) to communicate with
734     the guest.
735
736 .. _vhost_app_running_dpdk:
737
738 Running DPDK in the Virtual Machine
739 -----------------------------------
740
741 For the DPDK vhost-net sample code to switch packets into the VM,
742 the sample code must first learn the MAC address of the VM's virtio-net device.
743 The sample code detects the address from packets being transmitted from the VM, similar to a learning switch.
744
745 This behavior requires no special action or configuration with the Linux* virtio-net driver in the VM
746 as the Linux* Kernel will automatically transmit packets during device initialization.
747 However, DPDK-based applications must be modified to automatically transmit packets during initialization
748 to facilitate the DPDK vhost- net sample code's MAC learning.
749
750 The DPDK testpmd application can be configured to automatically transmit packets during initialization
751 and to act as an L2 forwarding switch.
752
753 Testpmd MAC Forwarding
754 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
755
756 At high packet rates, a minor packet loss may be observed.
757 To resolve this issue, a "wait and retry" mode is implemented in the testpmd and vhost sample code.
758 In the "wait and retry" mode if the virtqueue is found to be full, then testpmd waits for a period of time before retrying to enqueue packets.
759
760 The "wait and retry" algorithm is implemented in DPDK testpmd as a forwarding method call "mac_retry".
761 The following sequence diagram describes the algorithm in detail.
762
763 .. _figure_tx_dpdk_testpmd:
764
765 .. figure:: img/tx_dpdk_testpmd.*
766
767    Packet Flow on TX in DPDK-testpmd
768
769
770 Running Testpmd
771 ~~~~~~~~~~~~~~~
772
773 The testpmd application is automatically built when DPDK is installed.
774 Run the testpmd application as follows:
775
776 .. code-block:: console
777
778     cd ${RTE_SDK}/x86_64-native-linuxapp-gcc/app
779     ./testpmd -c 0x3 -n 4 --socket-mem 512 \
780     -- --burst=64 --i --disable-hw-vlan-filter
781
782 The destination MAC address for packets transmitted on each port can be set at the command line:
783
784 .. code-block:: console
785
786     ./testpmd -c 0x3 -n 4 --socket-mem 512 \
787     -- --burst=64 --i --disable-hw-vlan-filter \
788     --eth-peer=0,aa:bb:cc:dd:ee:ff --eth-peer=1,ff:ee:dd:cc:bb:aa
789
790 *   Packets received on port 1 will be forwarded on port 0 to MAC address
791
792     aa:bb:cc:dd:ee:ff
793
794 *   Packets received on port 0 will be forwarded on port 1 to MAC address
795
796     ff:ee:dd:cc:bb:aa
797
798 The testpmd application can then be configured to act as an L2 forwarding application:
799
800 .. code-block:: console
801
802     testpmd> set fwd mac_retry
803
804 The testpmd can then be configured to start processing packets,
805 transmitting packets first so the DPDK vhost sample code on the host can learn the MAC address:
806
807 .. code-block:: console
808
809     testpmd> start tx_first
810
811 .. note::
812
813     Please note "set fwd mac_retry" is used in place of "set fwd mac_fwd" to ensure the retry feature is activated.
814
815 Passing Traffic to the Virtual Machine Device
816 ---------------------------------------------
817
818 For a virtio-net device to receive traffic,
819 the traffic's Layer 2 header must include both the virtio-net device's MAC address and VLAN tag.
820 The DPDK sample code behaves in a similar manner to a learning switch in that
821 it learns the MAC address of the virtio-net devices from the first transmitted packet.
822 On learning the MAC address,
823 the DPDK vhost sample code prints a message with the MAC address and VLAN tag virtio-net device.
824 For example:
825
826 .. code-block:: console
827
828     DATA: (0) MAC_ADDRESS cc:bb:bb:bb:bb:bb and VLAN_TAG 1000 registered
829
830 The above message indicates that device 0 has been registered with MAC address cc:bb:bb:bb:bb:bb and VLAN tag 1000.
831 Any packets received on the NIC with these values is placed on the devices receive queue.
832 When a virtio-net device transmits packets, the VLAN tag is added to the packet by the DPDK vhost sample code.
833
834 Running virtio_user with vhost-switch
835 -------------------------------------
836
837 We can also use virtio_user with vhost-switch now.
838 Virtio_user is a virtual device that can be run in a application (container) parallelly with vhost in the same OS,
839 aka, there is no need to start a VM. We just run it with a different --file-prefix to avoid startup failure.
840
841 .. code-block:: console
842
843     cd ${RTE_SDK}/x86_64-native-linuxapp-gcc/app
844     ./testpmd -c 0x3 -n 4 --socket-mem 1024 --no-pci --file-prefix=virtio_user-testpmd \
845     --vdev=virtio_user0,mac=00:01:02:03:04:05,path=$path_vhost \
846     -- -i --txqflags=0xf01 --disable-hw-vlan
847
848 There is no difference on the vhost side.
849 Pleae note that there are some limitations (see release note for more information) in the usage of virtio_user.